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全世界范圍內(nèi)來講，世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家從資源、環(huán)境保護(hù)等方面考慮，都非常重視氫能的發(fā)展，現(xiàn)在氫能和燃料電池已在一部分細(xì)分化領(lǐng)域基本做到了商業(yè)化。
17年全世界燃料電池的裝機(jī)量做到670兆瓦，移動(dòng)類裝機(jī)量455.7兆瓦，固定式裝機(jī)量213.5兆瓦。
截止到17年12月，全世界燃料電池乘用車銷售累計(jì)臨近6000輛。
豐田Mirai共計(jì)銷售5300輛，當(dāng)中美國(guó)2900輛，日本2100輛，歐洲地區(qū)200輛，占全世界燃料電池乘用車總銷量的九成以上。
截止到17年年底，全世界一共有328座加氫站，歐洲地區(qū)擁有139座已經(jīng)在運(yùn)營(yíng)的加氫站，亞洲地區(qū)擁有118座，北美地區(qū)擁有68座。
現(xiàn)在氫燃料電池及氫燃料電池汽車的產(chǎn)品研發(fā)與商業(yè)化的應(yīng)用在日本、美國(guó)、歐洲地區(qū)快速發(fā)展，在制氫、儲(chǔ)氫、加氫等階段不斷科技創(chuàng)新。
1、美國(guó)氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀分析
美國(guó)氫能的生產(chǎn)和儲(chǔ)運(yùn)有AirProducts、Praxair等當(dāng)今世界領(lǐng)跑的氣體公司，而且有技術(shù)性領(lǐng)跑的質(zhì)子膜純水電解制氫公司，與此同時(shí)還熟練掌握著液氫儲(chǔ)氣罐、儲(chǔ)氫罐等關(guān)鍵技術(shù)。液氫方面，美國(guó)在液氫生產(chǎn)規(guī)模、液氫產(chǎn)量、價(jià)格這方面都具備較大優(yōu)勢(shì)。
美國(guó)燃料電池乘用車和叉車保有量領(lǐng)跑全世界：豐田Mirai在美國(guó)銷售了超出2900輛燃料電池汽車。
美國(guó)具有世界上最大的燃料電池叉車企業(yè)PlugPower，現(xiàn)在已經(jīng)有超過2萬輛燃料電池叉車，開展了超過六百萬次加氫實(shí)際操作。
加氫站基本建設(shè)方面，現(xiàn)在北美地區(qū)遍布的68座加氫站僅1座坐落于加拿大，其它全部遍布在美國(guó)，其加州地區(qū)集中度最多。
美國(guó)燃料電池汽車液氫消耗量特別高，全年度液氫市場(chǎng)需求量的14%都被用以燃料電池車。
2、日本氫能與燃料電池發(fā)展情況
日本因?yàn)樽匀毁Y源緊缺，政府對(duì)氫能和燃料電池的宣傳工作力度在全世界范圍內(nèi)全是最大的。
現(xiàn)階段，日本在家庭用燃料電池?zé)犭娐?lián)供固定電站和燃料電池汽車商業(yè)化的運(yùn)營(yíng)層面都是最成功的。
早在14年4月制定的“第四次能源基本計(jì)劃”，日本的政府就明確提出了加快建設(shè)和未來發(fā)展“氫能當(dāng)今社會(huì)”的發(fā)展戰(zhàn)略大方向。
說白了“氫能社會(huì)”就是指將氫能廣泛應(yīng)用于當(dāng)今社會(huì)日常生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)業(yè)活動(dòng)當(dāng)中，與電力、熱力共同組成可再生資源的3大支柱。
所以，14年6月，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省制定了“氫能與燃料電池戰(zhàn)略路線地圖”，明確提出了實(shí)現(xiàn)“氫能社會(huì)”總體目標(biāo)分三步走的未來發(fā)展路線圖：到2025年要加快宣傳和普及化氫能利用的市場(chǎng)；到2030年要構(gòu)建大規(guī)模的氫能供給體系并實(shí)現(xiàn)氫燃料發(fā)電；到2040年要實(shí)現(xiàn)零碳?xì)淙剂瞎┙o體系建設(shè)。
截止到2018年1月，日本燃料電池乘用車保有量約兩千臺(tái)，燃料電池大巴預(yù)估2020年增加到一百臺(tái)。
從現(xiàn)階段的燃料電池汽車價(jià)格、保有量和加注站規(guī)模來講，日本尚處在燃料電池汽車社會(huì)的搖籃期，預(yù)估2050年將是日本燃油汽車全方位向燃料電池汽車過渡期。
3、歐洲氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀
之前，歐洲燃料電池和氫能事業(yè)聯(lián)合組織（FCHJU）發(fā)布了“歐洲氫能路線圖”（圖1）。該路線地圖明確提出了歐洲氫能將來30年的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，并取得歐洲十七家氫能企業(yè)和機(jī)構(gòu)的支持。
該報(bào)告書指出，氫是歐洲能源轉(zhuǎn)型的重要元素，到2050年可占最后能源需求的24%并提供540萬個(gè)崗位。
為了更好地完成歐洲CO2節(jié)能減排總體目標(biāo)，務(wù)必發(fā)展氫能。
針對(duì)例如天然氣網(wǎng)、運(yùn)輸（特別是重型車輛）核心部分的規(guī)模脫碳、高級(jí)燃料和化學(xué)原料需要大量的采用氫氣。
圖1歐洲氫能未來市場(chǎng)需求
除此之外，氫氣能夠徹底解決大規(guī)模整合可再生能源及其實(shí)現(xiàn)成本低季節(jié)性儲(chǔ)能和跨區(qū)域有效清潔能源運(yùn)輸中的瓶頸問題。
報(bào)告指出，到2050年，氫能源將在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域充分發(fā)揮重要作用，并為了更好地實(shí)現(xiàn)歐洲2050年氫能源產(chǎn)業(yè)鏈總體目標(biāo)，設(shè)定了短期和中期目標(biāo)。
報(bào)告預(yù)測(cè)分析，到2050年，歐洲10%—18%建筑的供暖和供電能夠由氫能源提供；工業(yè)生產(chǎn)中23%的高級(jí)熱能可由氫能源提供。
報(bào)告強(qiáng)調(diào)，氫能源的使用將產(chǎn)生極大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效應(yīng)。
到2030年，氫能源的預(yù)估部署將為歐盟公司的燃料和相關(guān)機(jī)器設(shè)備創(chuàng)造約一千三百億歐元的產(chǎn)業(yè)鏈；到2050年達(dá)到8200億歐元。
氫能源將為歐盟工業(yè)生產(chǎn)造就一個(gè)當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)，作為在全球氫能源經(jīng)濟(jì)中市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的跳板。2030年的出口發(fā)展?jié)摿赡軐⑦_(dá)到七百億歐元，凈出口額將達(dá)到500億歐元。
4、韓國(guó)氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀
韓國(guó)在氫能源和燃料電池行業(yè)也是有比較強(qiáng)的整體規(guī)劃布局，可是其相關(guān)技術(shù)水平較歐、美、日略遜一籌。以現(xiàn)代等車企為依托，韓國(guó)政府未來5年內(nèi)用以氫燃料電池和加氫站的津貼將達(dá)到20億歐元。
總體目標(biāo)是到2022年為15000輛燃料電池汽車和1000輛氫氣公交車提供資金。當(dāng)中資助計(jì)劃方案包含310個(gè)新的氫氣加氣站，政府部門還將擬定使用法規(guī)。
韓國(guó)政府于19年1月發(fā)布“氫能源經(jīng)濟(jì)發(fā)展路線圖”，致力于大力推廣氫能源產(chǎn)業(yè)，以推動(dòng)全球氫燃料電池汽車和燃料電池行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展。
依據(jù)該路線圖，韓國(guó)政府計(jì)劃到2040年氫燃料電池汽車?yán)鄯e產(chǎn)量由2018年的2000余輛增加到620萬輛，氫燃料電池汽車充電站從當(dāng)前的14個(gè)增加到1200個(gè)。
韓國(guó)政府表示將逐漸為燃料電池出租車和卡車提供補(bǔ)助，到2022年燃料電池公共汽車總數(shù)將增加到2000輛，并預(yù)估在今年逐漸用燃料電池車取代燃油警車。
在固定式燃料電池這方面，韓國(guó)現(xiàn)階段的發(fā)展重中之重取決于大型燃料電池發(fā)電站。韓國(guó)斗山集團(tuán)是推進(jìn)該項(xiàng)目建設(shè)的行為主體。
2017年6月，該集團(tuán)完成了韓國(guó)最大的氫能燃料電池發(fā)電站的基本建設(shè)，而該發(fā)電站的建設(shè)成本費(fèi)大概有3600萬美元。據(jù)報(bào)道，該發(fā)電站每一年可生產(chǎn)144臺(tái)440千瓦的燃料電池系統(tǒng)，能夠符合市場(chǎng)的要求。
我國(guó)氫能與燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀及分析
1、我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)鏈的結(jié)構(gòu)類型分析
氫能產(chǎn)業(yè)鏈具體涉及：氫的制取、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和應(yīng)用等環(huán)節(jié)。氫既可廣泛運(yùn)用于傳統(tǒng)行業(yè)，又可運(yùn)用于新興的氫能車輛（涉及乘用車、商用車、物流車、叉車、軌道車等）及其氫能發(fā)電（涉及熱電聯(lián)供分布式發(fā)電、發(fā)電儲(chǔ)能、備用電源等）。為促進(jìn)發(fā)展我國(guó)的氫能產(chǎn)業(yè)，根據(jù)現(xiàn)在的資源條件和能源產(chǎn)業(yè)狀況，應(yīng)在加強(qiáng)氫安全的基礎(chǔ)上，積極主動(dòng)全面推廣氫源多樣化及氫能多元化和規(guī)模化運(yùn)用。
目前我國(guó)近些年每一年純度99%以上氫氣的消耗量約700億立方米（約600萬噸），年產(chǎn)值1200億元人民幣以上。現(xiàn)在我國(guó)發(fā)展氫能的生產(chǎn)過程，主要是有煤制氫、天然氣制氫和工業(yè)副產(chǎn)氫，當(dāng)中工業(yè)副產(chǎn)氫追溯其上游化石能源主要也是煤和天然氣。
所以，現(xiàn)在我國(guó)氫能生產(chǎn)主要也是借助化石能源，而電解水制氫僅占到比例2%—4%，占比較為有限。
相對(duì)于氫能的消費(fèi)，我國(guó)大概90%或更多的純度99%左右的氫氣都用于煉化產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的加氫，以及合成氨、合成甲醇、石油煉化等化工行業(yè)，僅有2%—4%的氫氣作為工業(yè)氣體用于冶金、鋼鐵、電子、建材、精細(xì)化工等行業(yè)的還原氣、保護(hù)氣、反應(yīng)氣等，而在燃料電池汽車行業(yè)氫能的利用更少。
總體看，現(xiàn)在目前我國(guó)具有一定的氫工業(yè)基礎(chǔ)，但仍然也是以工業(yè)原料為主導(dǎo)。氫作為能源消費(fèi)的市場(chǎng)規(guī)模仍然較小。
在氫能和燃料電池發(fā)展這方面，在我國(guó)也始終不掉隊(duì)。16年10月，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院資源與環(huán)境分院和中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)公布的《中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展藍(lán)皮書（2016）》第一次明確指出了在我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路線圖（表1）。對(duì)在我國(guó)中長(zhǎng)期加氫站和燃料電池車輛發(fā)展方向做好了整體規(guī)劃。
《中國(guó)制造2025》明確指出燃料電池汽車發(fā)展方向，更加是將發(fā)展氫燃料電池提高到發(fā)展戰(zhàn)略高度。當(dāng)前不管是國(guó)內(nèi)的氫能技術(shù)，或者是氫能產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，雖然都具備一定的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)模，可是與國(guó)際最先進(jìn)水準(zhǔn)也有一定的差距。
2、我國(guó)燃料電池產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)燃料電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀及問題
在我們國(guó)家中東部沿海經(jīng)濟(jì)、技術(shù)實(shí)力比較強(qiáng)的珠三角地區(qū)、長(zhǎng)三角地區(qū)和北京市等區(qū)域，匯聚了我國(guó)燃料電池發(fā)展的重點(diǎn)公司。
而且，近2年燃料電池投資關(guān)注度升溫，由幾年前的數(shù)家發(fā)展到現(xiàn)在的近千家燃料電池公司。
與國(guó)外豐田、現(xiàn)代等燃料電池生產(chǎn)公司發(fā)展路線不一樣，中國(guó)氫燃料電池汽車企業(yè)重點(diǎn)分布在商用車領(lǐng)域——?dú)淙剂想姵厣逃密囈淹瓿膳可a(chǎn)。
氫燃料電池乘用車還處在示范運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，其中上汽集團(tuán)對(duì)燃料電池乘用車投入強(qiáng)度最大，17年公布國(guó)內(nèi)首款商業(yè)化燃料電池輕型客車——大通V80。
燃料電池叉車方面，我國(guó)現(xiàn)有東莞氫宇等公司布局，伴隨著氫能行業(yè)市場(chǎng)不斷地完善，我國(guó)叉車行業(yè)市場(chǎng)會(huì)是燃料電池另外一個(gè)極大的應(yīng)用領(lǐng)域。
加氫站領(lǐng)域，現(xiàn)階段在我國(guó)已形成了一批從加氫站設(shè)計(jì)到運(yùn)營(yíng)的公司企業(yè)，這類公司企業(yè)主要是聚集在北上廣區(qū)域。
現(xiàn)階段在我國(guó)制氫、儲(chǔ)氫、加氫等過程的重要核心機(jī)器設(shè)備，還無法完全“國(guó)產(chǎn)化”，成本費(fèi)用難降。
在我國(guó)完工可運(yùn)轉(zhuǎn)加氫站12個(gè)，在建項(xiàng)目19個(gè)，典型代表北京永豐加氫站和上海安亭加氫站均從國(guó)外引入核心機(jī)器設(shè)備和技術(shù)服務(wù)咨詢。
在我國(guó)示范加氫站及燃料電池客車車載供氫系統(tǒng)軟件尚處在35兆帕壓力技術(shù)實(shí)力。為與客車配套，目前加氫站采用45兆帕隔膜式壓縮機(jī)、45兆帕儲(chǔ)氫罐和35兆帕氫氣加注機(jī)等機(jī)器設(shè)備，壓力標(biāo)準(zhǔn)提高也有待未來70兆帕燃料電池汽車普及化。
我國(guó)燃料電池技術(shù)現(xiàn)狀及問題
在系統(tǒng)這方面，我國(guó)燃料電池產(chǎn)品研發(fā)以車用質(zhì)子交換膜燃料電池為核心，現(xiàn)已具有系統(tǒng)獨(dú)立產(chǎn)品研發(fā)水平且生產(chǎn)能力較強(qiáng)。以新源動(dòng)力、億華通、氟爾賽、重塑科技和國(guó)鴻重塑為代表性的公司，具有年產(chǎn)萬臺(tái)燃料電池系統(tǒng)的批量化生產(chǎn)能力。殊不知在燃料電池系統(tǒng)核心零部件這方面，我國(guó)與世界領(lǐng)跑水平差距很大，基本上沒有完善企業(yè)產(chǎn)品。
在電堆這方面，我國(guó)燃料電池電堆已經(jīng)在逐漸起步，電堆及產(chǎn)業(yè)鏈公司數(shù)量逐漸提高，產(chǎn)能量級(jí)提升，到2018年我國(guó)電堆產(chǎn)能超過40萬千瓦。現(xiàn)在，我國(guó)電堆制造商主要是有兩大類：①自主研發(fā)，以新源動(dòng)力、神力科技和明天氫能為代表；②引入國(guó)外完善電堆技術(shù)，以廣東國(guó)鴻為代表，其它公司有濰柴動(dòng)力、南通百應(yīng)等。
在雙極板這方面，因?yàn)闄C(jī)加工石墨板成本相對(duì)高，復(fù)合材料雙極板近些年逐漸邁向應(yīng)用，如石墨/樹脂復(fù)合材料、膨脹石墨/樹脂復(fù)合材料、不銹鋼/石墨復(fù)合材料等。我國(guó)新源動(dòng)力產(chǎn)品研發(fā)的不銹鋼/石墨復(fù)合雙極板電堆現(xiàn)已應(yīng)用于上汽大通V80輕型客車上。廣東國(guó)鴻引入加拿大Ballard公司膨脹石墨/樹脂復(fù)合雙極板生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)電堆現(xiàn)已裝備數(shù)百輛燃料電池車。乘用車燃料電池具有高能量密度需求，金屬雙極板相比于石墨及復(fù)合雙極板具有顯著優(yōu)勢(shì)。金屬雙極板的設(shè)計(jì)及加工技術(shù)主要控制在海外公司，我國(guó)公司尚處在小規(guī)模開發(fā)階段，可是明天氫能科技公司已經(jīng)在建設(shè)年產(chǎn)萬臺(tái)級(jí)自動(dòng)化生產(chǎn)線。
在膜電極這方面，以新源動(dòng)力、武漢理工新能源為代表性，基本具有了不一樣水平的生產(chǎn)線，年產(chǎn)能在數(shù)千平方米到萬平方米，但還需要產(chǎn)品研發(fā)以狹縫涂布為代表性的批量生產(chǎn)技術(shù)。市場(chǎng)上主要是生產(chǎn)全氟磺酸膜的公司主要是來自于美國(guó)、日本、加拿大及我國(guó)。我國(guó)已具有質(zhì)子交換膜國(guó)產(chǎn)化水平，山東東岳集團(tuán)質(zhì)子交換膜性能指標(biāo)優(yōu)異，具有規(guī)模化生產(chǎn)能力。現(xiàn)在，東岳DF260膜厚度可做到15μm，在OCV情況下耐久性大于600小時(shí)。
在催化劑這方面，國(guó)外公司領(lǐng)跑，我國(guó)正起步。我國(guó)尚處在科研環(huán)節(jié)的單位有兩大類：①我國(guó)公司，如貴研鉑業(yè)。貴研鉑業(yè)主營(yíng)汽車尾氣鉑催化劑，和上汽共同產(chǎn)品研發(fā)燃料電池催化劑。②科研機(jī)構(gòu)，如中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、上海交通大學(xué)、清華大學(xué)等。比如，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所制備的Pt3Pd/C合金催化劑，已應(yīng)用于新源動(dòng)力生產(chǎn)的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)。
在碳紙企業(yè)產(chǎn)品這方面，主要是由日本Toray公司等幾個(gè)世界大制造商壟斷市場(chǎng)，我國(guó)碳紙企業(yè)產(chǎn)品尚處在產(chǎn)品研發(fā)及小規(guī)模生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
在系統(tǒng)部件這方面，氫氣循環(huán)泵主要是依賴進(jìn)口，空壓機(jī)還沒有能夠批量生產(chǎn)，缺少低功耗高速無油空壓機(jī)企業(yè)產(chǎn)品。
總而言之，我國(guó)在整車、系統(tǒng)和電堆這方面均已有所布局，但零部件這方面的相關(guān)公司仍較少，特別是最基本上的核心材料和部件，如質(zhì)子交換膜、碳紙、催化劑、空壓機(jī)、氫氣循環(huán)泵等；我國(guó)雖有相關(guān)公司逐漸介入，但與世界領(lǐng)跑企業(yè)產(chǎn)品相比，可靠性和耐久性仍存在很大差距，大部分核心零部件及核心材料仍依賴進(jìn)口。
氫燃料電池的前景
鑒于各個(gè)方面因素，與蓬勃發(fā)展的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)比，氫燃料電池的行業(yè)發(fā)展并不迅速。據(jù)中國(guó)電池聯(lián)盟數(shù)據(jù)資料，氫燃料電池需求比較有限，2018年全球燃料電池汽車銷量為5177輛，在19年，整個(gè)燃料電池車出貨量在6700臺(tái)左右，多匯聚在公交車和物流用貨車這方面。預(yù)估近年來行業(yè)不容易有特別大的爆發(fā)式增長(zhǎng)。
雖然現(xiàn)階段氫燃料電池行業(yè)不大，但國(guó)內(nèi)外科研單位對(duì)將來氫能的能源化利用期望特別高。日本、美國(guó)、韓國(guó)等國(guó)均有各種導(dǎo)向性現(xiàn)行政策，當(dāng)中，日本豐田的氫燃料汽車已經(jīng)完成基本產(chǎn)業(yè)化。
我國(guó)也于14年起逐漸幫扶氫燃料電池，在公交和物流行業(yè)現(xiàn)有許多應(yīng)用范例。
發(fā)改委能源研究所劉堅(jiān)指出，氫能燃料汽車?yán)m(xù)航能力較電動(dòng)汽車好，更適用于大功率貨運(yùn)汽車應(yīng)用，又可以實(shí)現(xiàn)與純電動(dòng)汽車相仿的環(huán)境效應(yīng)，仍是將來較為理想的車用能源的技術(shù)選擇。
所以，國(guó)際能源署對(duì)氫能燃料汽車市場(chǎng)比重有較高的期望，有望與純電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力汽車實(shí)現(xiàn)三足鼎立。
上海大學(xué)可持續(xù)能源研究院院長(zhǎng)張久俊指出，我國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)群現(xiàn)已基本形成，但燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈特別不健全，一部分技術(shù)具有瓶頸期，資金也是有缺口。而在氫燃料電池行業(yè)尚不大的現(xiàn)在，張久俊認(rèn)為，這類難題還需要政府部門帶頭來處理。
現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)氫能直接直面是儲(chǔ)運(yùn)和加注的難題。劉堅(jiān)提議，我國(guó)應(yīng)明確氫能加注站的審批流程，健全現(xiàn)行政策機(jī)制，與此同時(shí)還要做到技術(shù)這方面的科研開發(fā)工作，做到氫能產(chǎn)能爆發(fā)上漲的籌備 。
